試論局域網遠程監控系統的設計

□林 梅

( 山西廣播電視大學，山西 太原 030027)

計算機技術和網絡技術日新月異， 網絡已經成為人們生活、工作中不可缺少的一部分，給人們帶來了很大的便利，人們可以通過網絡獲得自己所需要的信息，但網絡是一把雙刃劍，帶來方便的同時也帶來了不利的一面，在上課的過程中發現學生上網聊天和玩游戲，嚴重影響了上課質量。所以需要一款監控學生上網過程的軟件。基于局域網技術的遠程監控系統憑借其實用的獨特優勢，受到家庭自動化、辦公自動化、遠程教學以及生產過程自動化等各個領域的青睞，對其進行研究具有較大意義。

有了局域網監控系統，學校網絡管理員只需要打開本地計算機上的監控端程序，就可以知道學生在上課時的情況，有效地約束了學生上課時的行為。監控軟件不僅僅可以監控學生的上課情況，也可以適當地運用于學校的網管工作。作為一名網絡管理員，經常需要處理一些網絡故障，這些故障有些是設備問題、線路問題或者是網通方面的問題，但有些時候是人們使用計算機不當所造成的。遇到過這樣的問題，一名老師說自己的計算機突然之間不能上網了，網絡管理員剛剛到達這位老師的辦公室，發現其他幾位同事的計算機也不能上網了，最后找到原因是最初不能上網的那位同事的計算機受到了ARP病毒的攻擊，以致影響到同一網段內的計算機。這位老師的計算機感染的ARP病毒是因為其上網炒股。如果能對大家上班過程中使用計算機的過程進行監控，限制一些特殊網站的登錄，約束大家的行為，就可以很好地避免受到各種各樣病毒的攻擊，避免一些網絡故障的出現，如果發現問題，也可以及時地采取正確的措施，解決故障，給大家維護一個安全、健康、穩定的上網工作環境。

網絡監控的基本要求是實時、快速和高效，這要靠信息傳輸、監控、管理和一體化的集成。不過這都是在監控實現的前提下，網絡監控實現要靠網絡技術、控制技術和圖像處理技術。下面我們首先看看局域網的特點，局域網是一種覆蓋一棟樓或者幾棟樓、一個校園或者一個單位等小范圍的計算機網絡。局域網結構簡單、數據傳輸率高、可行性高、實際投資少且技術更新發展迅速，具有對不同速率的適應能力，低速或高速設備均能接入；擁有較好的兼容性和互操作性，支持同軸電纜、雙絞線、光纖等多種傳輸介質。

我國對于遠程監控技術也進行了積極的研究。例如“網路崗”，它是目前國內領先的上網監管軟件，只需要通過一臺電腦即可監控整個網絡內計算機的活動，可以實現郵件監控、聊天監控、下載控制、傳輸文件監控、屏幕監控、系統信息監控、進程監控、上網流量監控管理、報表統計等多項功能。還有“第三只眼”，也是一個非常優秀的監控軟件，可以實現瀏覽網站監控、郵件監控、聊天監控、屏幕監控、文件拷貝帶走報警、資料外泄報警以及軟硬件更動報警。

我們已經擁有了這么多優秀的監控軟件 ，為什么還要進行研究呢，這些軟件功能豐富，對于我們校內的應用來說有點浪費，所以我們需要一款適合網絡管理員工作的軟件。我們對學生的上課過程進行監控，首先是要獲得學生上課時的電腦屏幕，如果發現學生上網或者玩游戲，則能夠遠程關閉其網頁或者游戲界面，這就需要能夠控制其鼠標或者鍵盤，如果無法關閉其界面，在必要的時候能夠實現關閉學生計算機，然后重啟。通過這些操作督促學生認真上課。與此同時，此軟件要具備不被學生發現的功能，不然會影響學生的上課積極性，這就需要系統自動運行與進程隱藏功能。

監控系統要求監控端能有效的監視被控端，并且接口簡單，便于操作，能夠適應不同的被控端，模塊功能清晰明確，系統結構層次化。想要實現以上功能與特性的局域網監控系統，需要研究系統的架構模式、所采用的通訊協議以及編程技術這些問題。首先要研究此系統的整體構架模式，此系統預計采用客戶機/服務器(C/S)模式。

C/S模式經過與其它模式的比較和分析，發現此模式有一些比較突出的優點：交互性好；能夠提供數據和服務的無縫集成；適應日益擴展的應用需求；非對等相互作用；速度快；良好的開放性和易擴充性；可以利用服務器對局域網的客戶機進行全面監控。

開發的過程需要一個功能強大的開發工具，Visual C++無疑是最好的選擇，它已經成為專業程序員進行軟件開發的首選工具。這是因為它不僅是一個C++編譯器，而且是一個基于Windows操作系統的可視化集成開發環境。Visual C++ 6.0是一個全面的應用程序開發環境。自Visual C++1.0出現后，其新版本不斷出現，現在使用最多的是Visual C++ 6.0，實現的過程中還需要用到MFC(Microsoft Foundation Classes)，它是一個類庫，它以C++類的形式封裝了 Windows的API(接口函數)，并且包含一個應用程序框架，同時也包含很多Windows句柄封裝類和大量Windows的內建控件和組件的封裝類。這大大減少了開發人員的工作量。

系統中數據的傳輸運用的傳輸協議是TCP/IP，TCP/IP協議是一個協議族，這個協議是網絡中最基本，也是最主要的協議。TCP/IP 規定了計算機以何種方式連入因特網，以及數據以何種方式在它們之間進行傳輸。它是分層體系結構。高層為傳輸控制協議，可以實現聚集信息或把文件拆分成更小的數據包。低層是網際協議，負責處理每個數據包的地址部分，使這些數據包正確地到達目的地。

還有一個關鍵技術，那就是Winsocket網絡編程技術，所謂socket也被稱為“套接字”，套接字實現了應用程序向網絡發出請求，應答網絡請求的功能。套接字有個很大的優點那就是不會因為在服務器端還是在客戶端而產生不同級別，對于網絡連接來說，套接字是平等的，不管是Socket還是ServerSocket都是通過Socketimpl類及其子類完成的。

目前使用的socket提供三種套接字，最主要的是流式套接字，在數據傳輸的過程中無差錯、無重復地發送。在使用socket的過程中從建立連接到關閉，使用了以下幾個函數：

a)創建套接字socket( )，系統向應用程序提供套接字；b)指定本地地址bind( )，將套接字地址與所創建的套接字聯系起來；c)建立套接字連接 connect( )與 accept( )；d)監聽連接listen( )；e)數據傳輸send( )與recv( )；f)關閉套接字closesocket( )，釋放分配給套接字的資源。

如果想要實現關機與重啟操作可以利用socket，當控制端和被控端的socket連接起來后也就形成了一個通信通路，控制端發送一個命令，被控端通過socket的receivetext函數將命令從連接中接收出來放到字符串變量S中，再由S中不同的字符串來判斷響應哪個事件，然后通過調用不同的API函數來實現以下控制功能：(1)關機：當被控端接收到S中的字符串為‘closewindow’時，則關機，(2)重啟：當客戶端接收到S中的字符串為‘reswindows’時，則重啟。有了關鍵技術，那么結構應該怎么安排呢，希望能夠考慮到兩方面，一方面是減輕被控端的負荷，另一方面是安全。拓撲結構如圖1。由圖可以看出監控系統有被控端和監控端兩部分。模塊獨立，便于開發，功能易于實現，監控端和被控端任意一臺計算機之間的通信相互獨立。

圖1局域網監控系統結構圖

根據我們系統功能的需求分析，設計出各個功能模塊，系統整體模塊劃分圖如圖2。首先分為服務端設計與客戶端設計，然后再對客戶端與服務端功能模塊進行細化，單獨開發每一個模塊并分別進行調試，縮短了開發周期。

監控端功能模塊包括：界面模塊、數據通訊模塊、屏幕處理模塊。主要監視被控端的屏幕情況，根據屏幕的顯示內容進行合理的管理。被控端功能模塊包括：抓屏處理模塊、服務端鎖定模塊、鼠標監視、鍵盤監視、進程隱藏。主要進行遠程抓取客戶端直接查看屏幕，若發現非法使用，鎖定被控端或者遠程關閉被控端。

客戶端實現的原理是客戶端可以通過掃描或者直接輸入獲得被控端IP地址。這樣一來，管理者就可以知道，學生和工作人員正在利用計算機做什么，特殊的情況下可以遠程關閉他們的計算機。

為了更真實地符合管理中的實際情況，就需要被控端的屏幕同時顯示在監控端，同步顯示可以在監控端準確真實地反映出被控端的計算機屏幕。如果想要在監控端顯示被控端的屏幕，需要一個顯示被控端傳回的屏幕圖像的子窗口， Createwindow函數可以幫我們實現這個功能。

被控端的設計目標與監控端是相對應的，接收客戶端的命令，然后返回處理結果。為了不影響學生上課的積極性，運用windows系統啟動時自動運行服務端程序的方法。

自動運行之后，服務端程序運行在被控端的計算機上，需隱藏起來，為了能夠實現監控探針所在主機的非法外聯行為，在任務管理器不會被用戶隨意的殺死。為了實現這個功能，需要兩個進程。最主要的是守候進程，實現的原理如下：

守候進程是一個系統服務。它有一個特性是系統級的服務在任務管理器里不會被用戶隨意殺死，并且可以創建一個隨系統一起啟動的守候進程。僅僅這樣是不夠的，因為任務管理器中有一項功能是殺死進程組，如果直接在這個進程里啟動工作進程，那么通過殺死進程組的功能就可以將兩個進程一起殺死，就起不到保護的作用。可以通過System這個接口函數來啟動工作進程，這個被函數啟動的進程被認為是屬于系統的進程，這樣一來，二者就不屬于同一個進程組，就可以不被殺死進程組。而且作為系統的進程還可以防止被用戶直接殺死。

我們還需要看看學生在上課的時候都對鍵盤進行了哪些操作，這就需要監視鍵盤。鉤子機制是以往的鍵盤監控程序中普遍的，來捕獲系統的擊鍵情況。這里將不使用鉤子機制進行鍵盤記錄，因為系統中一旦安裝了鉤子機制，系統會頻繁的使用鉤子函數，這樣大大降低了系統效率。 因此，采用接口函數GetAsyncKeyState。該函數實質上是直接偵測鍵盤的硬件中斷，這種方法比較高效。進行鍵盤記錄的原理是設置一個TextBox控件，用來緩存數據，還需一個Timer控件。按鍵記錄結果是根據前臺窗口的變化而變化的，設置Timer控件的Interval屬性為1，每l毫秒接口函數GetAsyncKeyState對鍵盤進行一次徹底地檢查，被按下的鍵及時的放入緩存中，若被控端改變當前工作窗口，就把緩存中的數據送到監控端。

函數原型如下：SHORT GetAyncKeystate(Int vKey) 。其中參數vKey用來定義虛擬鍵碼。此接口函數實質上是直接偵測鍵盤的硬件中斷，所以它是在整個系統內工作的，也就是無論當前工作前臺是什么，不影響記錄。這樣我們通過GetAsyncKeyState等API函數完成了對全部鍵盤按鍵的記錄，實現了沒有使用鉤子的想法。

想要監視鼠標在屏幕上的位置，也就是得到鼠標在X方向和Y方向上的絕對坐標，mouse_event( )函數可以實現。函數monse_event()的原型如下：VOID mouse_event (DWORD dwFlags，DWORD dx，DWORD dy，DWORD dwData，ULONG_PTR dwExtralnfo)。作用分別如下：dwFlags用來定義鼠標的移動和按鍵標志變量；dx用來定義鼠標沿屏幕X坐標軸的移動情況；dy用來定義鼠標沿屏幕Y坐標軸的移動情況；參數dwData，用來定義鼠標滾輪的運動的數量；參數dwExtralnfo表示應用程序定義的32位信息。

屏幕監控的基本原理是對被控端主機的屏幕進行捕獲，經過壓縮處理再傳遞到控制端。其中主要涉及到壓縮技術和圖像傳輸技術。屏幕監控的關鍵在于如何將圖像質量和傳輸效率結合起來，既能在監控端有比較流暢的屏幕監控，又能滿足監控環境的網絡要求。

參考文獻：

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